ZMPT + SCT-013 + ESP32 + W5500

Tasmota 기반 Ethernet 전력 모니터링 시스템

1. 프로젝트 소개

본 프로젝트는 ESP32, W5500 Ethernet 컨트롤러, ZMPT 전압 센서, **SCT-013 전류 센서(CT)**를 활용하여 구현한 유선 Ethernet 기반 전력 모니터링 시스템입니다.

Wi-Fi 대신 W5500을 이용한 유선 네트워크를 적용함으로써, 보다 안정적이고 신뢰성 높은 전력 데이터 모니터링 환경을 구축하였습니다. 또한 Tasmota 펌웨어를 기반으로 구성하여 IoT 플랫폼과의 연동 및 설정 편의성을 확보했습니다.

2. 프로젝트 목표

이 프로젝트의 주요 목표는 다음과 같습니다.

• ZMPT를 이용한 AC 전압 측정
• SCT-013을 이용한 AC 전류 측정
• 실시간 전압·전류·전력 계산
• Ethernet을 통한 안정적인 데이터 전송
• Tasmota 기반 MQTT 및 IoT 시스템 연동

특히, 산업 환경이나 네트워크 안정성이 중요한 환경을 고려하여 **Wi-Fi 대신 유선 Ethernet(W5500)**을 채택한 것이 특징입니다.

3. 주요 하드웨어 구성

• ESP32 – 메인 MCU
• W5500 – 하드웨어 TCP/IP 기반 Ethernet 컨트롤러
• ZMPT – AC 전압 센서 모듈
• SCT-013 – 비접촉식 전류 트랜스포머(CT 센서)
• 아날로그 신호 보정 및 필터 회로

W5500은 하드웨어 TCP/IP 스택을 내장하고 있어, 네트워크 처리를 MCU에서 분리하여 시스템 안정성과 성능을 동시에 확보할 수 있습니다.

4. 시스템 동작 구조

1. ZMPT와 SCT-013을 통해 전압 및 전류 신호 수집
2. ESP32 ADC를 통해 아날로그 데이터 읽기
3. 펌웨어에서 전압, 전류, 전력 계산
4. W5500을 통해 Ethernet 네트워크로 데이터 전송
5. Tasmota를 통해 MQTT 서버 및 모니터링 시스템과 연동

이 구조를 통해 센서 데이터 처리와 네트워크 처리를 효율적으로 분리하여, 안정적인 전력 모니터링 시스템을 구현했습니다.

5. W5500을 선택한 이유

W5500 Ethernet 컨트롤러는 다음과 같은 장점을 제공합니다.

• 하드웨어 기반 TCP/IP 스택
• 8개의 독립 소켓 지원
• MCU 부하 감소
• 안정적인 유선 네트워크 연결
• 산업 환경에서 높은 신뢰성

Wi-Fi 기반 시스템 대비 연결 안정성과 지연 시간 측면에서 유리하며, 장시간 연속 운용이 필요한 환경에 적합합니다.

6. 소프트웨어 및 확장성

본 시스템은 Tasmota 펌웨어를 기반으로 하여 다음과 같은 기능을 제공합니다.

• 웹 기반 설정 인터페이스
• MQTT 통신 지원
• 홈 오토메이션 플랫폼 연동
• 원격 모니터링
• 손쉬운 기능 확장

Ethernet 기반 연결을 통해 네트워크 안정성을 확보하면서도, IoT 환경과의 유연한 통합이 가능합니다.

7. 적용 가능 분야

이 Ethernet 기반 전력 모니터링 시스템은 다음과 같은 분야에 적용할 수 있습니다.

• 산업용 전력 모니터링
• 스마트 홈 에너지 관리
• 설비 전력 사용량 분석
• 서버실 전력 감시
• 전기 안전 관리 시스템

특히 무선 환경이 불안정하거나 보안상 Wi-Fi 사용이 제한되는 환경에서 적합한 솔루션입니다.

8. 결론

ESP32와 W5500을 결합한 본 프로젝트는 안정적인 유선 Ethernet 통신 기반의 전력 모니터링 시스템 구현 사례입니다.

W5500의 하드웨어 TCP/IP 구조를 활용하여 네트워크 안정성을 확보하고, Tasmota를 통해 IoT 확장성을 더함으로써 실용성과 신뢰성을 동시에 달성하였습니다.

이 프로젝트는 산업 및 스마트 환경에서 WIZnet Ethernet 솔루션이 어떻게 활용될 수 있는지를 보여주는 좋은 예시입니다.

W5500을 사용한 전력 모니터링 시스템이란 무엇인가요?

W5500 기반 전력 모니터링 시스템은 ESP32와 전압·전류 센서(ZMPT, SCT-013)를 활용해 전력 데이터를 측정하고, 이를 유선 Ethernet으로 안정적으로 전송하는 IoT 시스템입니다.
W5500은 하드웨어 TCP/IP 스택을 내장하고 있어 네트워크 통신을 안정적으로 처리할 수 있습니다.

왜 Wi-Fi 대신 W5500 Ethernet을 사용했나요?

Wi-Fi는 설치가 간편하지만, 산업 환경에서는 간섭과 연결 불안정 문제가 발생할 수 있습니다.
W5500 Ethernet은 다음과 같은 장점이 있습니다:

안정적인 유선 연결

낮은 지연 시간

장시간 연속 운용에 적합

네트워크 보안 관리 용이

따라서 산업용 전력 모니터링 시스템에 더욱 적합합니다.

ZMPT와 SCT-013은 어떤 역할을 하나요?

ZMPT: AC 전압을 측정하는 센서 모듈

SCT-013: 비접촉식 전류 트랜스포머(CT)로 전류를 측정

이 두 센서를 통해 전압과 전류를 동시에 측정하고, ESP32에서 실시간 전력(Power) 계산이 가능합니다.